JP7273597B2

JP7273597B2 - ラックアシストタイプ電動パワーステアリングのボールねじ部用グリース組成物

Info

Publication number: JP7273597B2
Application number: JP2019074100A
Authority: JP
Inventors: 健河内; 大明董; 高野木
Original assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: JP2020172571A

Description

本発明は、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置の操舵時の応答性や静粛性を向上させるため、トルク変動を抑制し、かつ、広い速度範囲域でも低いトルクを両立させた、ラックアシストタイプ電動パワーステアリングのボールねじ部用グリース組成物に関する。

近年、自動車の運転快適性の向上として、操舵時の応答性や静粛性へのニーズから、電動パワーステアリングが広く適用されている。電動パワーステアリングには、コラムアシスト式、ピニオンアシスト式、ラックアシスト式といったタイプに分かれるが、ラックアシスト式は、その応答性や出力が高いことから、今後、電動パワーステアリング市場での需要拡大が予想されている。それに伴い、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置内のボールねじ部に使用されるグリースにも、長寿命化や、広い速度域に亘る低トルク化、更には、音や振動の低減といった様々な要求への対応が求められており、特に、トルク変動の抑制は、運転者の操舵時の応答性や静粛性向上のため、重要な技術課題となっている。
ラックアシスト式電動パワーステアリング装置内のボールねじ部に適用できるグリース組成物の先行技術として、特許文献１、２が挙げられる。
特許文献１には、増ちょう剤として、脂肪族部分が不飽和成分を有するジウレア化合物を、脂肪酸金属塩及びアミド化合物と所定の割合で併用し、基油として、流動点が－２５℃以下の、合成炭化水素油を主成分とする潤滑基油を用い、所定の添加剤を所定量含有することを特徴とするグリース組成物が記載されており、このグリースは、不整な摩擦変動を大幅に縮減でき、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、高温でも十分な油膜を維持できる長寿命のグリースであると報告されている。
特許文献２には、増ちょう剤に脂肪族ジウレア、脂肪酸金属塩、アミド化合物を含む混合増ちょう剤を使用し、基油に合成炭化水素油、添加剤として有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の有機亜鉛化合物からなる混合物を含有したグリース組成物が記載されており、これは、耐久性、低トルク性及び不整な摩擦変動の抑制に優れていると報告されている。

特開２００６－３０６２７５号公報特開２００６－３０７０２３号公報

本発明の課題は、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置の操舵時の応答性や静粛性を向上させるようトルク変動を抑制し、かつ、広い速度範囲域でも低トルクである、ラックアシスト式電動パワーステアリングのボールねじ部用グリース組成物を提供することである。

本発明者らは、上記ラックアシスト式電動パワーステアリング装置のトルク変動の抑制と、広い速度域に亘る低トルクを両立するため、増ちょう剤として、直鎖飽和脂肪族基を有する脂肪族ジウレアを用い、混和ちょう度を２６５～３８５に設定することにより、これを改善した。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物を提供する：
１．増ちょう剤及び基油を含有するラックアシストタイプ電動パワーステアリングのボールねじ部用グリース組成物であって、
前記増ちょう剤が、下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物であり、
Ｒ₁－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₂－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₃ （Ｉ）
（式中、Ｒ₁およびＲ₃は、互いに独立して、炭素数８～２０の直鎖アルキル基であり、Ｒ₂は、炭素数６～１５の２価の芳香族炭化水素基である。）
前記基油の４０℃における動粘度が４～１００ｍｍ²/ｓであり、
混和ちょう度が２６５～３８５である、前記グリース組成物。
２．前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃が互いに異なる炭素数の直鎖アルキル基であるジウレア化合物である、前記１項記載のグリース組成物。
３．前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃のいずれか一方がオクチル基であり、他方がステアリル基である、前記１又は２項記載のグリース組成物。
４．前記基油が、ポリαオレフィンを含有する、前記１～３のいずれか１項記載のグリース組成物。

本発明によれば、ラックアシスト式電動パワーステアリングのボールねじ部におけるトルク変動を抑制し、かつ、広い速度域に亘って低トルクを実現できる。

〔脂肪族ジウレア〕
本発明のグリース組成物に使用される増ちょう剤は、式（Ｉ）で示される脂肪族ジウレア化合物である。
Ｒ₁－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₂－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₃ （Ｉ）
式中、Ｒ₁およびＲ₃は、互いに独立して、炭素数８～２０の直鎖アルキル基であり、好ましくは、炭素数８～１８の直鎖アルキル基である。Ｒ₂は、炭素数６～１５の２価の芳香族炭化水素基であり、トリレンジイソシアネート又はジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート由来の基が好ましく、ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート由来の基がより好ましい。

前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃が互いに異なる炭素数の直鎖アルキル基であるジウレア化合物であるのが好ましい。このとき、Ｒ₁およびＲ₃のモル比が、Ｒ₁：Ｒ₃＝３：７～７：３であるのがより好ましく、４：６～６：４であるのがさらに好ましい。
前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃のいずれか一方がオクチル基であり、他方がステアリル基であるのがより好ましい。このとき、Ｒ₁およびＲ₃のモル比が、Ｒ₁：Ｒ₃＝３：７～７：３であるのがさらに好ましく、４：６～６：４であるのがさらに特に好ましい。
本発明のグリース組成物に含まれる増ちょう剤が、式（Ｉ）で表される脂肪族ジウレア化合物のみであると、低トルクおよびトルク変動の低減性に優れるので好ましい。

式（Ｉ）の脂肪族ジウレア化合物は、定法により、すなわち、例えば、基油中で、所定のジイソシアネートと所定のモノアミンとを反応させることにより得ることができる。
本発明の組成物における増ちょう剤の含有量は、本発明のグリース組成物の混和ちょう度を２６５～３８５の範囲に調整できる量であり、通常、組成物の全質量を基準として、６～１５質量％である。

〔基油〕
本発明のグリース組成物の基油の種類は、特に限定されない。鉱油でもよく、合成油でもよい。基油は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、これらの混合物を使用することができる。
合成油としては、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油；ポリ-α-オレフィン（ＰＡＯ）、ポリブテンに代表される合成炭化水素油；アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油；シリコーン油、フッ素化油など各種合成油が使用できる。
基油がポリ-α-オレフィンを含有するのが好ましい。基油がポリ-α-オレフィン以外の基油を含む場合、基油の全質量を基準にして、ポリ-α-オレフィンを５０質量％以上含有するのが好ましく、８０質量％以上含有するのがより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましく、１００質量％含有するのが最も好ましい。基油中のポリ-α-オレフィンの割合が既述のとおりであると、低温性に優れるので好ましい。
本発明における基油の動粘度は、低温性および高速域のトルクの観点から、４０℃における動粘度が４～１００ｍｍ²／ｓであり、１０～８０ｍｍ²／ｓであるのが好ましく、１５～７０ｍｍ²／ｓであるのがさらに好ましい。
本発明のグリース組成物中の基油の含有量は、グリースを製造するのに通常用いられる量であり、例えば５０～９５質量％であり、ちょう度の観点から、６０～９５質量％が好ましく、８０～９５質量％がより好ましい。

〔添加剤〕
本発明のグリース組成物は、グリースに通常使用される添加剤を必要に応じて含むことができる。これらの添加剤の含有量は、グリース組成物の全量を基準として、通常０．５～３５質量％、好ましくは５～２５質量％である。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、無機不働態化剤、防錆剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤があげられる。耐酸化性、防錆性、境界潤滑性、耐久性の観点から、酸化防止剤、防錆剤、油性剤、及び極圧剤の少なくとも１種を含むのが好ましい。

〔混和ちょう度〕
本明細書において、用語「混和ちょう度」は６０回混和ちょう度を指し、ＪＩＳＫ２２２０７．に従って測定することができる。本発明の混和ちょう度は２６５～３８５であり、２８５～３４０が好ましい。混和ちょう度が２６５以上であると、トルクの点で優れる。混和ちょう度が３８５以下であると、耐飛散性・耐垂れ落ち性の点で優れる。

本発明のグリース組成物は、ラックアシスト式電動パワーステアリングのボールねじ部に適用する。ボールねじを構成する要素はいずれも鋼である。

＜試験グリースの調製＞
実施例１～５，比較例１～５
ポリαオレフィン（ＰＡＯ）中で、4',4-ジフェニルメタンジイソシアネート１モルと所定のアミン２モル（２種のアミンを用いる場合、アミンのモル比は、Ｒ１：Ｒ２の比が表１又は表２に記載の割合となるようにした）とを反応させ、昇温、冷却した後、３本ロールミルで混練し、実施例１～５及び比較例１～５のグリース組成物を得た。

比較例６
エステル油中で、ステアリン酸リチウムを混合加熱溶解し、冷却した後、３本ロールミルで混練し、比較例６のグリース組成物を得た。

なお、基油の４０℃における動粘度は、ＪＩＳＫ２２２０２３．に従って測定した。グリース組成物の混和ちょう度は、ＪＩＳＫ２２２０７．に従って測定した。
上で調製した試験グリースを、下記の試験方法により評価した。

＜試験方法＞
〔種々の速度におけるトルクの評価〕
鋼製のボールねじのねじ溝部に試験グリースを１０ｇ塗布し、雰囲気温度を２５℃に設定した恒温槽内に設置した。ねじ軸を１０ｍｍ／ｓの速度でストローク５０ｍｍの範囲で１０往復させた。その後１，２，４，５，１０，２０ｍｍ／ｓの各速度で、低速から順に３往復させた。これを１サイクルとし、全部で５サイクル行った。ボールねじのねじ軸を所定の速度で往復運動させたときに生ずる力（「操作荷重」）を所定間隔でサンプリングし、１サイクル当たりの操作荷重の合計をデータのサンプリング数で除すことにより、１サイクル当たりの操作荷重の平均値を求めた。５サイクル目の、１ｍｍ／ｓおよび２０ｍｍ／ｓで３往復させたときの平均値を下記基準により評価した。

［判定基準］
１ｍｍ／ｓのとき、平均値が５５未満 ◎
５５以上７０未満 ○
７０以上１００未満 △
１００以上 ×

２０ｍｍ／ｓのとき、平均値が１３０未満 ◎
１３０以上１４０未満 ○
１４０以上１５０未満 △
１５０以上 ×

〔トルク変動の評価〕
上記のトルクの評価において、５サイクル目に１ｍｍ／ｓで３往復したときの、操作荷重の平均値、操作荷重データのサンプリング数、及びｉ回目の操作荷重データから下記式により尖度を算出し、平均値を求めた。設定した速度のうちで最低速度での尖度を求めたのは、トルク変動に影響するハンドルの引っ掛かりの影響が、高速よりも低速の方が出やすいからである。
なお、「尖度」は統計学的に公知の用語であり、分布の尖り度合いを示し、以下の数式で定義される。尖度が小さいほど、尖りが丸く、緩やかな山の形をした分布を示すことから、尖度が小さいほどトルク変動が小さいと評価できる。

［判定基準］
尖度の値が３未満〇
３以上６未満 △
６以上 ×

Ｃ８（飽和）：オクチルアミン由来の基
Ｃ１８（飽和）：ステアリルアミン由来の基
質量％は、グリース組成物の全質量を基準とする。

Ｃ８（飽和）：オクチルアミン由来の基
Ｃ１８（飽和）：ステアリルアミン由来の基
Ｃ８（不飽和）：炭素数８の飽和アルキル基を主体（９０%以上）とする平均分子量１３０の直鎖状一級アミン（工業用カプリルアミン）
Ｃ１８（不飽和）：炭素数１８の不飽和アルキル基が約５０％ならびに炭素数１８から炭素数１４の飽和もしくは不飽和アルキル基を含有する平均分子量２５５の直鎖状一級アミン（工業用牛脂アミン）
ＣＨＡ：シクロヘキシル由来の基
Ｐ-ｔｏｌ：パラ-トルイジン由来の基
質量％は、グリース組成物の全質量を基準とする。

Claims

増ちょう剤及び基油を含有するラックアシストタイプ電動パワーステアリングのボールねじ部用グリース組成物であって、
ボールねじを構成する要素はいずれも鋼であり、
前記増ちょう剤が、下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物であり、
Ｒ₁－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₂－ＮＨＣＯＮＨ－Ｒ₃ （Ｉ）
（式中、Ｒ₁およびＲ₃は、互いに独立して、炭素数８～２０の直鎖アルキル基であり、Ｒ₂は、炭素数６～１５の２価の芳香族炭化水素基である。）
前記基油の４０℃における動粘度が４～１００ｍｍ²/ｓであり、
混和ちょう度が２６５～３８５であり、
但し、不飽和又は飽和脂肪酸のアミン塩、及び重量平均分子量が２万～３０万の鎖状の炭化水素系ポリマーのいずれも含まない、前記グリース組成物。
前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃が互いに異なる炭素数の直鎖アルキル基であるジウレア化合物である、請求項１記載のグリース組成物。
前記増ちょう剤が、式中、Ｒ₁およびＲ₃のいずれか一方がオクチル基であり、他方がステアリル基である、請求項１又は２記載のグリース組成物。
前記基油が、ポリαオレフィンを含有する、請求項１～３のいずれか１項記載のグリース組成物。